近年来，新兴的电磁超材料领域已日益成为研究热点，而其中的增益媒质因其良好的放大特性而表现出良好的应用前景。电磁超材料通常可以定义为拥有自然界不存在的超常的电磁特性的“人造”媒质。其在完美透镜、隐身斗篷和增强的光学非线性等方面的广泛影响使其在过去的十年中得到了迅速的发展。然而，实际应用中的损耗却相对于预期的要成数量级的增大，因此，必须设法减少应用中的损耗。一般采用两种方法将损耗降低到一定程度。一种是通过改变超材料系统几何形状，从而使结构呈现出的电特性逐渐由电感性增至电容性，同时要避免在超材料模型中出现边角形状。另一种是通过强耦合其他材料使得负折射率的实部远离虚部的最大值，也就是靠近共振频率，方法是通过将增益媒质融合进超材料设计中。显然，通过后期优化系统的几何形状来降低损耗不是我们的研究范围。本文就增益媒质的融合问题做了相关研究。　　时域有限差分法(FDTD)是一种在时域上数值求解Maxwell方程的数值方法，它的中心思想是利用二阶精度的中心差分近似，对电场和磁场分量在时间和空间上采取交替抽样的离散方法，从而将Maxwell旋度方程中的微分算符直接转换为简单的差分形式，进而可以方便的描绘出电磁场随时间变化的过程。FDTD算法在电磁兼容、电磁散射、光学技术等众多领域都得到了快速的发展和广泛的应用。　　本文主要对增益材料做了以下探索和研究:　　1.介绍了时域有限差分法的基本原理和原子四能级系统模型结构，推导了在该模型下电场、磁场、粒子数和等效电磁参数的迭代公式。　　2.模拟分析了不同泵浦机制下一维增益材料介质板的增益效应及其电磁特性。　　3.模拟了增益材料嵌入开口谐振环(SRR)结构的增益效应和激光产生原理，并通过反演算法计算出等效电磁参数，从而分析混合系统模型的电磁特性。　　通过模拟实验结果，可以为增益材料和开口谐振环以后的发展和应用提供较为详细可靠的理论依据。同时使得今后对复杂各向异性激光结构的研究变得可行。